Depuis son apparition il y a 25 ans, le microscope à force atomique (AFM) s'est révélé être un instrument de nano-caractérisation extrêmement puissant et polyvalent pour étudier les propriétés topographiques, chimiques, mécaniques des micro-organismes vivants dans leur milieu physiologique. Néanmoins, un pré-requis impératif à ces caractérisations est d'immobiliser de manière efficace les objets biologiques sur des zones parfaitement définies d'une surface sans les dénaturer. Ceci reste actuellement un challenge qui stimule l'inventivité de plusieurs équipes dans le monde.Pour relever ce défi, nous avons développé deux approches d'assemblage dirigé complémentaires. La première est l'assemblage convectif/capillaire sur des substrats de Polydiméthylsiloxane (PDMS) microstructurés par micro-contact printing et biofonctionnalisés. La deuxième approche est basée sur la technique d'assemblage dirigé électrostatique appelée nanoxérographie. Elle consiste à fabriquer des motifs micrométriques monocouches de polyéthylèneimine (PEI), polymère cationique par greffage électrostatique sur des motifs chargés négativement dans une couche mince de polyméthacrylate de méthyle (PMMA) par injection de charges par AFM. Ces motifs de PEI sont ensuite utilisés pour piéger localement les micro-organismes d'intérêt par interaction électrostatique. Nous avons montré que ces deux techniques d'assemblage dirigé offraient la possibilité d'immobiliser des micro-organismes vivants (levures Saccharomyces cerevisiae et bactéries Pseudomonas aeruginosa) individuels à des endroits bien définis sur une surface, sans les dénaturer, permettant leur caractérisation statistique topographique et mécanique par AFM en milieu liquide.Un deuxième axe de ce travail de thèse a consisté à développer une nouvelle technique de fonctionnalisation de pointes AFM que nous avons brevetée. Cette technique permet de fonctionnaliser de manière simple et efficace les pointes AFM vendues dans le commerce par des dendrimères portant des groupements terminaux avec une fonction aldéhyde. Une fois modifiées, ces pointes AFM, appelées Dendritips, peuvent être greffées avec un grand nombre de composés différents (protéines, acide nucléique..) et ainsi permettre de multiples caractérisations chimiques et biologiques de micro-organismes vivants par AFM dans leur milieu physiologique.